KERAMIK1. Umum

Keramik berasal dari bahasa Yunani, yaitu Keramikos, yang berarti suatu bentuk dari tanah liat yang telah mengalami pembakaran dengan temperatur yang tinggi.

Sifat keramik tergantung struktur kristal, komposisi dan mineral bahan pembentuknya, tetapi secara umum :

a. Tidak korosifb. Ringanc. Kerasd. Stabil pada suhu tinggi

2. Definisi

Keramik sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, keramik batu, porselin, dan sebagainya. Umumnya bahan keramik adalah, benda yang terbuat dari bahan anorganik yang tidak mengandung logam,dan dibakar sampai memiliki kekuatan yang diinginkan, diberi atau tanpa lapisan glasur dan berbentuk padat.

Jenis Bahan Keramik Menurut Kepadatan :

a.Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari tanah liat yang plastis, menyerap air, mudah dibentuk dan dibakar pada suhu rendah dari 900-1060°C. Dalam pembentukan mempunyai kekuatan cukup karena plastis, namun setelah dibakar kekuatannya berkurang dan sangat berpori. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar, dan berpori dan besar penyerapan air > 3 %

b. Keramik Batu (Stoneware)

Disebut keramik batu karena komposisi mineralnya sama dengan batu. Keramik batu dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu medium (1150°C) yaitu stoneware merah, juga dapat dibakar pada suhu tinggi (diatas 1250°C) yaitu jenis stoneware abu-abu. Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur rapat, halus, kokoh, lebih kuat dari pada gerabah dan berat seperti batu, bunyinya lebih nyaring, dan tidak poros.

c. Porselin (Porcelain)

Jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Badan porselin berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C untuk jenis porselen lunak, dan ada yang dipijar pada suhu yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C untuk jenis porselen keras. Kemampuan absorpsi 0-2%. Porselin yang tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas.

d. Keramik Baru (New Ceramic)

Adalah keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis

3. Sejarah

- Di Mesir telah ditemukan barang keramik ± 5000 thn SM

Pemakaian bata merah ± 3000 thn SM

- Di Eropa, sejak kejayaan Romawi danYunani

- Di Asia(Cina) ± 2600 thn SM ( terkenal memakai tanah liat putih/kaolin)

- Di Indonesia dimulai sejak kerajaan Sriwijaya dan Majapahit, dalam pembuatan (bata

merah,genteng, pipa,alat Rumahtangga, gerabah, dll )

4. Bahan Mentahkeramik :

• 1. Lempung/Tanah liat/Clay sejenis tanah dengan ukuran butir < 0.002 mm dan memiliki susunan kimia

(Na2OK2O)Al2O36SiO2 dan mengandung alumina silikat hidrat. Jenis tanah ini akan bersifat plastis bila basah dan akan mengeras seperti batu bila dipanaskan pada suhu tinggi

jenis tanah liat ini antara lain :

DIAGRAM WINKLER

a. Susunan Butir menurut Diagram Winkler membagi susunan butir menurut penggunaannya sbb :Daerah I : Lempung untuk pembuatan bata biasa.Daerah II : Lempung untuk pembuatan bata berlobang.Daerah III : Lempung untuk pembuatan genting dan bata

berongga.Daerah IV : Lempung untuk pembuatan bata berongga

berdinding tipis pipa dan bata berlapis.

DIAGRAM AUGUSTINIK

0,6 Al2O3

Si O2

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Fe2O3

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 KETERANGAN :

1. Lempung tahan api /bata samot

2. Lempung untuk produk vitrous / semi vitrous

3. Lempung untuk produk Terracotta

4. Lempung untuk bata genteng

5. Lempung untuk bata klinker

6. Lempung untuk bata biasa

1

2

3 4

5 6

b. Susunan Mineral

2. KwarsaMerupakan yang terbentuk mineral silika, dalam bentuk

pasirKegunaannya mengurangi susut dan meningkatkan

kekuatanPemakaian dalam industri sbg:

• Campuran untuk pembuatan keramik putih dan keramik halus• Campuran untuk pembuatan glasir dan email• Bahan dasar pembuatan gelas dan kaca• Bahan dasar pembuatan batu tahan api.

3. Batu KapurDigunakan sebagai bahan tambah untuk keramik halus.

Persiapan bahan mentah

Pembentukan

Pengeringan

Pembakaran Pertama

Glazing

Pembakaran kedua

Glazing

Pembakaran Pembakaran

Proses Pembuatan Keramik

UNGLAZED” GLAZED DOUBLE FIRED “ SINGLE FIRED

1. Persiapan Bahan Mentah

a. Survey Endapan Bahan- Ketersediaan bahan mentah untuk waktu tertentu- Kecocokan bahan mentah dengan produk yang akan direncanakan- Lokasi bahan mentah ( jauh, dekat, sulit )- Metoda penggalian (manual / masinal )

b. Penggalian Bahan MentahDengan cara manualDengan cara masinal

c. Penimbunan Bahan Mentah Di tempat penimbunan bahan biasanya selalu disiram dengan air, Tujuan:

- Menghancurkan partikel-partikel yang keras- Melarutkan garam sulfat

.

d. Penggilingan Bahan Mentah

Tujuan:– Mendapatkan susunan butir yang homogen– Membersihkan dari kotoran dan akar

Peralatan yang digunakan untuk penggilingan ;– Penggiling rol (roll crusher) – Palu Pemecah (hammer breaker )– Pemecah Rahang (Jaw chrusher )– Penggiling Pug ( pug mill)

2. Pembentukan Produk Keramik

a. Cara pembentukan dengan proses lempung lembek (Soft mud process)

Kandungan air 25 s/d 40 %, tapi masih kuat menahan beban sendiriCara ini dipakai untuk produk yang berbentuk khusus dan sukar dicetakSeperti dalam pembuatan kendi, di buat dengan proses putar.

b. Cara Pembentukan Dengan Proses Kaku (Stiff Mud Process)

Kadar air pada proses ini antara; 15 s/d 30 %, masanya kaku, sehingga sulit dikerjakan dengan tangan,

Alat yang digunakan mencetak produk adalah sejenis Extruder, yang menghasilkan balok- balok tanah kemudian dipotong-potong sesuai ukuran keramik yang dibuat.

Cara ini banyak digunakan untuk produk keramik berat,misalnya; bata merah, pipa dan gentengc. Cara Pembentukan Dengan Masa Slip ( Slip Casting )

Masa yang digunakan berbentuk bubur, dengan kadar air sampai 40 %Produk yang dibuat menggunakan cetakan yang terbuat dari gips, seperti : alat

saniter ( closet, westafel, keramik halus /putih,dll)d. Cara Pembentukan Dengan Proses Kering

Cara ini bersifat lembek, dengan kadar air antara 4 s/d 12 %.Pencetakan produk biasanya dengan cara kempa atau tekan (pres)Produk yang dihasilkan memiliki kepadatan yang tinggi, tapi bakarannya tidak sampai meleleh (semi vitrous )

3. PengeringanSetelah produk keramik dicetak /dibentuk, produk tsb masih basah atau lembab, karena masih mengandung air ± 4 s/d 30 % ( tergantung cara pembentukannya), sehingga perlu pengeringan sebelum dibakar.Tujuannya:

Untuk menguapkan air yang masih terkandung dalam produk sampai jumlah tertentu, agar tidak rusak dalam pembakaran dan tidak berubah bentukAda 2 macam cara pengeringana. Pengeringan di udara terbuka

Cepat atau lambatnya pengeringan tergantung :• Suhu udara • Kelembaban udara• Kecepatan gerakan udara / angin

b. Pengeringan Buatan,Cara ini biasanya dilakukan oleh perusahaan besar yang

memproduk keramik dengan waktu yang lebih cepat. Pengeringan dilakukan dalam ruangan tertutup dengan memasukan udara panas sisa hasil pembakaran. Pengeringan dengan cara ini tidak terpengaruh oleh cuaca

4. PembakaranTujuan:Untuk mendapatkan produk yang keras, kuat menahan beban, tidak

berubah bentuk, tahan air /penyerapan airnya rendah dan tahan oleh pengaruh cuaca.

Proses pembakaran dapat dibagi dalam beberapa tahap:1. Tahap pembakaran air mekanis,

Pada proses ini pembakaran dilakukan secara perlahan, untuk menguapkan air sisa pengeringan ± 3 – 10 %

Suhu yang digunakan antara 40 s/d 150 ºC, dengan kenaikan suhu diatur antara 5 – 10 ºC / jam

2. Tahap Penguapan Air Mineral,Biasanya air mineral yang terkandung dalam lempung akan menguap pada suhu antara 200 – 700 ºCAkibat penguapan air mineral,maka produk akan berpori dan mudah rapuh, sehingga kenaikan suhu pada saat ini tidak boleh terlalu cepat

3. Tahap Pembakaran CepatPada tahap ini dimaksudkan untuk meleburkan dinding-dinding partikel

produk, akibat nya produk akan padat dan rapat air

Suhu pembakaran keramik tergantung Jenis lempung :

a. Genteng yang menggunakan lempung Montmorilonit dan Illit, batas pembakarannya antara 800 – 900 ºC

b. Lempung yang mengandung kadar besi dan kadar kapurnya tinggi,batas pembakarannya 1000ºC

c. Lempung kaolin yang digunakan untuk produk keramik halus dan putih, pembakarannya sampai 1150 -1400ºC

Kenaikan suhu diatur ± 20 ºC/jam,sampai suhu maksimumKemudian ditahan 2-4 jam, selanjutnya pembakaran dihentikan dan dibiarkandingin sendirinya.

Tungku berkala Tungku Kontinu

Tungku Pembakaran

1. Tungku Berkala (Priodik)Produk dimasukan sekaligus, kemudian didinginkan dan

dibongkar, begitu seterusnyaCara ini boros bahan bakar

Ada 2 macam tungku berkala ini :

a. Tungku Ladang.Biasanya dipakai pengrajin kecil, dengan cara menyusun

bata mentah , kemudian dibakar dengan kayu, Jerami atau sekamTungku ini tidak permanen. Lama pembakaran ± 5 – 7 hari

b. Tungku Berkala Permanen Tungku ini berbentuk ruangan yang beratap dan berdinding,

bulat atau persegi, bagian bawah ada lobang untuk pembakaran.Tungku ini banyak digunakan oleh pengusaha menengah dan

industri keramik halus

2. Tungku KontinuKerja tungku ini terus menerus (tidak berhenti). Jadi pembakaran berlangsung setiap hari sampai berbulan-bulan dan hasilnya diambil tiap hariTungku ini dibedakan:

a. Tungku Kamar

Bentuk tungku ini berbentuk lorong –lorong bersekat / kamar-kamarPembakaran dilakukan dari atas dan bisa dipindah-pindahPemakaian bakar tungku ini irit

b. Tungku TerowonganBentuk terowongan dan beratapLubang pembakar tetap, tapi bahan yang dibakar yang berjalan melalui lorong

dengan memakai ban berjalan atau loriJenis tungku ini termasuk modern dan canggih dengan bahan bakar cair atau gasProduk yang dihasilkan terdiri dari keramik halus dan alat saniter.

Jenis-jenis Produk Keramik1. Bata biasa / Bata pejal

a. Ukuran Standar: ( SII 021 )M 6 = 55 x 110 x 230 mmM 5a = 65 x 90 x 190 mmM 5b = 65 x 140 x 190 mm

Penyimpangan ukuran, panjang max 4 mm,lebar dan tebal 2mmb. Kuat Tekan

Rata-rata sampai 50 kg / cm2 (industri kecil)150 – 200 kg/cm2 ( industri besar)

2. Bata Berlubang.Bata berlubang adalah luas lubang pada permukaan bata tsb antara 15 - 35 % luas penampang batanya.Kuat Tekan (SII604-81) : 50,100,150,200,250 kg/cm2Penyerapan air rata-rata tidak boleh lebih dari 20%

3. Bata Merah Pelapis/Split tileUkuran sama dengan bata biasa, tapi tebalnya 10 mmPenggunaannya sebagai pelapis dinding

4. Bata Berongga (Bata Kerawang)Jumlah luas lubang pada permukaan bata antara 35 –75% luas penampang bata.Kuat tekan sejajar lobang 30-50% lebih tinggi dari kuat tekan tegak lurus lobang

5. Bata Klinker (Paving Block)Jenis bata keramik bakaran keras(vitrous brick), yang dibakar dengan suhu hampir meleleh, tujuannya supaya partikel bahan mentah dapat bersatu dengan rapatPemakaian bata ini adalah sebagai pelapis permukaan jalanSifat Bata Klinker :

- Penyerapan air rata-rata tidak lebih dari 2%- Kepadatan(berat volume) lebih dari 2,30- Memiliki Kekerasan skala Moh’s min 6- Kuat tekan min.280 kg/cm2- Kuat lentur antara 105-175 kg/cm2

6. GentengBentuk genteng

- Genteng datar bentuk Echt, atau genteng kodok/barong- Genteng “S” lengkung cekung atau Vlam- Genteng Palentong (S datar)- Genteng ukuran besar, model Marsailes,Roman ,Itali,dll

Ukuran Genteng (SII 022-81) :

- Ukuran kecil dengan jumlah 25 buah /m2 atap

- Ukuran sedang, dengan jumlah 20 buah /m2- Ukuran besar, dengan jumlah 15 buah /m2

Kemiringan atap untuk genteng antara 350 – 600

7. Pipa Keramik- Pipa pengeringan (Drain pipe)- Pipa air kotor

8. Jenis Produk Keramik HalusDibuat dengan cara lumpur (Slip casting ) Jenis produk ini closet, wastafel, bathup,ubin ,dllPengolahan bahannya- Bahan digiling menjadi bubur yang halus- Dituang ke dalam cetakan ( gips,dll)- Setelah kering diperbaiki bentuknya/dihaluskan- Di bakar I, dalam tungku terowongan, kemudian didinginkan- Di bakar II, setelah diglasir- Didinginkan

Produk ini digolongkan kepada 2 kelompok besar yaitu:a. Produk bakaran sedang (semi-vitreous )

Pembakaran yang sampai 1200 0C, sehingga hampir meleleh atau meleleh sebagian, dan penyerapan airnya 4 – 15%

b. Produk Bakaran keras (vitreous )Pembakarannya sampai 14000C dan meleleh, dengan penyerapan airnya

0,3 – 4 %.Pembakaran keramik halus dilakukan 2 kali pembakaran:

1. pembakaran badan keramik2. pembakaran glasir

• Tujuan pengglasir yaitu untuk memperindah permukaan keramik, rata, licin , serta mempertinggi daya tahan terhadap resapan air.

9. Produk Ubin DindingProduk ini disebut porselen, tapi dengan pembakaran semi vitreous,tujuannya , agar mudah melekat saat pemasangan dengan adukan semenPengolahannya :

- Biasanya dibentuk dengan proses kering- dipres dengan mesin pres / hidrolit- Dikeringkan ( disusun dirak,dll )- Di bakar dalam rak tahan api dalam tungku terowongan, dan dibakar tidak sampai meleleh- Pembakaran I adalah pembakaran badan ubin

(biscuit)- Pembakaran II adalah pembakaran glasir- Didinginkan.

Glasir dan Pigmen1. Glasir

suatu lapisan yang melekat pada badan keramik, dengan tujuan memberikan keindahan dan ketahanan air pada keramikSusunan glasir terbagi 3 :a. Glasir Garam, dibuat dari garam dapur, NaCl, bahan ini menyebabkan badan keramik mengkilap seperti gelas/kacab. Glasir Kasar/glasir tanah; bahan yang dipakai tidak larut dalam air, dan sebagai bahan peleburnya dipakai felspar, oksida timbal dan

kapur.c. Glasir Frit

Dalam penggunaannya bahan ini dicampur air, kemudian dioleskan kebadan keramik dan bisa dibakar dengan bakaran rendahBahan Baku Glasir

- Silika, merupakan bahan utama- Oksida bor (B2O2), merendahkan titik lebur- Alumina(Al2O3), berfungsi sebagai pengawet glasir- Kapur, sebagai flux- Oksida timbal, sebagai bahan pelebur- Dll.

2.Pigmen (Pewarna Keramik)- Dipakai di bawah glasir (Under glose colors)- Dipakai di atas glasir (Over glose colors)Oksida-oksida yang digunakan untuk pigmen keramik– Oksida besi, untuk kuning,merah, coklat, hitam– Oksida Cobal, untuk abu, biru, – Oksids Tembaga, hijau, hijau biru, hijau merah– Oksida Mangan, untuk violet, coklat,hitam– Oksida Chrom, untuk hijau , merah, pink– Oksida Nikel, untuk coklat, violet– Oksida Uranium, untuk , kuning– Oksida Sn, untuk putih